CN212659535U - 一种大功率半导体器件高效液冷板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及散热器技术领域，提供一种大功率半导体器件高效液冷板，旨在解决风电、新能源、电网及电力电子设备利用现有技术液冷系统无法适应现有电力电子设备中大功率半导体器件功率增加而导致的发热问题，包括自上而下依次设置的上盖板、上钎料板、基板、下钎料板和下盖板，上盖板、基板和下盖板通过上钎料板和下钎料板焊接为一体；基板的上侧壁开设有多个上冷却槽和与多个上冷却槽垂直向设置的导流入液槽，基板的下侧壁开设有多个下冷却槽和与多个下冷却槽垂直向设置的导流出液槽，上盖板和下盖板靠近基板的一侧分别设有多个上翅片和多个下翅片。本实用新型尤其适用于大功率半导体器件高效散热，具有较高的社会使用价值和应用前景。

Description

一种大功率半导体器件高效液冷板

技术领域

本实用新型涉及散热器技术领域，具体涉及一种大功率半导体器件高效液冷板。

背景技术

随着电子技术的发展，电子设备的性能迅速提高，整个系统的耗散功率也急剧增大。大功率电力电子器件耗散功率的增加和小型化的要求，引起散热问题日益突出，而这个问题如果不能得到较好地解决，不仅影响到设备的性能，还会缩短设备寿命。研究表明，在影响电子装置可靠性的多种因素中，散热至关重要。

大功率半导体器件作所产生的热量，会导致IGBT温度的升高，如果没有适当的散热措施，就可能使IGBT的温度超过所允许的最高结温，从而导致半导体器件性能的恶化以致损坏。

目前IGBT器件的冷却方式主要有风冷、液冷和热管等，随着器件性能要求和功率密度的进一步提高，对散热要求也越来越严苛。从可靠性考虑，一般选用散热效率高的液冷散热器对功率器件进行冷却，由于小流量大功耗成为一种趋势，而常规的液冷板难以实现高功率密度冷却要求，需要采用强化散热技术。

传统的液冷散热器是通过在液冷基板上开直槽，再将液冷盖板与基板在中间夹一层钎料片通过钎焊焊接在一起，在盖板面安装电子器件，采用的盖板多为薄壁板结构以降低散热器传导热阻要求，安全性风险高；液冷板流道简单，液在单层同一平面上冷却，散热性能低。

为此，我们提出了一种大功率半导体器件高效液冷板。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种大功率半导体器件高效液冷板，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，旨在解决风电、新能源、电网及电力电子设备利用现有技术液冷系统无法适应现有电力电子设备中大功率半导体器件功率增加而导致的发热问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种大功率半导体器件高效液冷板，包括自上而下依次设置的上盖板、上钎料板、基板、下钎料板和下盖板，所述上盖板、基板和下盖板通过上钎料板和下钎料板焊接为一体；

所述基板的上侧壁开设有多个上冷却槽和与多个上冷却槽垂直向设置的导流入液槽，基板的下侧壁开设有多个下冷却槽和与多个下冷却槽垂直向设置的导流出液槽，上盖板和下盖板靠近基板的一侧分别设有多个上翅片和多个下翅片，多个上翅片分别延伸入多个上冷却槽内并配合上冷却槽形成多个上翅片扰流液冷通道，多个下翅片分别延伸入多个下冷却槽内并配合下冷却槽形成有多个下翅片扰流液冷通道，上冷却槽通过导流入液孔贯通连接有导流入液槽，下冷却槽通过导流出液孔贯通连接有导流出液槽。

优选的，所述上翅片通过上翅片钎料板焊接在上冷却槽的内壁上，下翅片通过下翅片钎料板焊接在下冷却槽的内壁上。

优选的，所述导流入液槽和导流出液槽对称设置在基板的同一端两侧。

优选的，所述基板的侧壁上贯通开设有与导流入液槽和导流出液槽均贯通连接的液冷通道入口和液冷通道出口。

优选的，所述上盖板的上端面设有用于半导体器件连接的安装面。

优选的，所述上翅片和下翅片均为波纹错齿状结构。

(三)有益效果

本实用新型实施例提供了一种大功率半导体器件高效液冷板，具备以下有益效果：

1、通过创新设计复杂的波纹错齿形翅片扰流液冷通道，有效增强散热面积，降低散热能耗，大幅提升大功率电子元器件的散热效率及散热性能。

2、通过上下翅片的错位均匀排列，相邻所述翅片错位之间的间隙形成所述的扰流液冷通道，提高扰流效应，降低散热能耗，大幅提升大功率电子元器件的散热效率及散热性能。

3、通过多层若干个扰流液冷通道形成上下多层液冷通道冷热交换，有效增强散热面积及换热效率，大幅提高冷板均温性及散热性能。

4、本实用新型的冷却液从液冷通道入口进入基板的导流入液槽分成多液路，一液路进入导流入液孔经过下翅片扰流液冷通道，汇集在导流出液槽，另一液路进入上翅片扰流液冷通道，经过导流出液孔，汇集在导流出液槽，然后从液冷通道出口端流出，形成多层双面散热，实现双面若干个半导体器件高效散热。

5、本实用新型采用真空钎工艺一次性焊接成型，形成一个密闭的液体循环空间，提高散热装置使用稳定性和可靠性，延长使用寿命。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种大功率半导体器件高效液冷板的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本实用新型结构分解示意图；

图2为本实用新型整体组装示意图；

图3为本实用新型中基板的正面结构示意图；

图4为本实用新型中基板的背面结构示意图

图5为本实用新型中翅片的结构示意图。

图中：上盖板001、安装面002、上钎料板003、上翅片004、上翅片钎料板005、基板006、下翅片钎料板007、下翅片008、下钎料板009、下盖板010、上翅片扰流液冷通道011、导流入液槽012、液冷通道入口013、液冷通道出口014、导流入液孔015、导流出液槽016、导流出液孔017、下翅片扰流液冷通道018。

具体实施方式

下面结合附图1-5和实施例对本实用新型进一步说明：

实施例1

一种大功率半导体器件高效液冷板，包括自上而下依次设置的上盖板001、上钎料板003、基板006、下钎料板009和下盖板010，所述上盖板001、基板006和下盖板010通过上钎料板003和下钎料板009焊接为一体；

本实施例中，如图1-5所示，所述基板006的上侧壁开设有多个上冷却槽和与多个上冷却槽垂直向设置的导流入液槽012，基板006的下侧壁开设有多个下冷却槽和与多个下冷却槽垂直向设置的导流出液槽016，上盖板001和下盖板010靠近基板006的一侧分别设有多个上翅片004和多个下翅片008，多个上翅片004分别延伸入多个上冷却槽内并配合上冷却槽形成多个上翅片扰流液冷通道011，多个下翅片008分别延伸入多个下冷却槽内并配合下冷却槽形成多个下翅片扰流液冷通道018，上冷却槽通过导流入液孔015贯通连接有导流入液槽012，下冷却槽通过导流出液孔017贯通连接有导流出液槽016。

本实施例中，如图1所示，所述上翅片004通过上翅片钎料板005焊接在上冷却槽的内壁上，下翅片008通过下翅片钎料板007焊接在下冷却槽的内壁上，保证固定效果并配合形成液冷通道。

本实施例中，如图3和4所示，所述导流入液槽012和导流出液槽016对称设置在基板006的同一端两侧，保证导流入液槽012和导流出液槽016的对称开设，实现多液体循环通路。

本实施例中，如图1-4所示，所述基板006的侧壁上贯通开设有与导流入液槽012和导流出液槽016均贯通连接的液冷通道入口013和液冷通道出口014，与外界的冷却液形成循环回路，保证液冷效果。

本实施例中，如图1所示，所述上盖板001的上端面设有用于半导体器件连接的安装面002，保证大功率半导体器件的安装和充分接触散热。

本实施例中，如图5所示，所述上翅片004和下翅片008均为波纹错齿状结构，使冷却液流过波纹错齿结构时沿S型路线流动，产生高效的扰流效应，有效增强散热面积，降低散热能耗，大幅提升大功率电子元器件的散热效率及散热性能。

根据本实用新型上述实施例的大功率半导体器件高效液冷板，冷却液从液冷通道入口013进入导流入液槽012，分成多液体通路，一路进入导流入液孔015经过下翅片扰流液冷通道018，汇集在导流出液槽016；另一路进入上翅片扰流液冷通道011，经过导流出液孔017，汇集在导流出液槽016，然后从液冷通道出口014端流出，形成一个密闭的液体循环双面高效液冷板，上下多层液冷通道形成冷热交换，有效增强散热面积及换热效率，大幅提高冷板均温性及散热性能，从而提升大功率电子元器件的散热效率及散热性能。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种大功率半导体器件高效液冷板，包括自上而下依次设置的上盖板、上钎料板、基板、下钎料板和下盖板，其特征在于，所述上盖板、基板和下盖板通过上钎料板和下钎料板焊接为一体；

所述基板的上侧壁开设有多个上冷却槽和与多个上冷却槽垂直向设置的导流入液槽，基板的下侧壁开设有多个下冷却槽和与多个下冷却槽垂直向设置的导流出液槽，上盖板和下盖板靠近基板的一侧分别设有多个上翅片和多个下翅片，多个上翅片分别延伸入多个上冷却槽内并配合上冷却槽形成多个上翅片扰流液冷通道，多个下翅片分别延伸入多个下冷却槽内并配合下冷却槽形成有多个下翅片扰流液冷通道，上冷却槽通过导流入液孔贯通连接有导流入液槽，下冷却槽通过导流出液孔贯通连接有导流出液槽。

2.如权利要求1所述的一种大功率半导体器件高效液冷板，其特征在于：所述上翅片通过上翅片钎料板焊接在上冷却槽的内壁上，下翅片通过下翅片钎料板焊接在下冷却槽的内壁上。

3.如权利要求1所述的一种大功率半导体器件高效液冷板，其特征在于：所述导流入液槽和导流出液槽对称设置在基板的同一端两侧。

4.如权利要求1所述的一种大功率半导体器件高效液冷板，其特征在于：所述基板的侧壁上贯通开设有与导流入液槽和导流出液槽均贯通连接的液冷通道入口和液冷通道出口。

5.如权利要求1所述的一种大功率半导体器件高效液冷板，其特征在于：所述上盖板的上端面设有用于半导体器件连接的安装面。

6.如权利要求1所述的一种大功率半导体器件高效液冷板，其特征在于：所述上翅片和下翅片均为波纹错齿状结构。

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